JP7394439B2 - Conductive multifilament, method for manufacturing conductive multifilament, woven or knitted fabric, and brush - Google Patents
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Description
本発明は、導電性に優れ、かつ導電性のバラツキが抑制された導電性マルチフィラメント、当該導電性マルチフィラメントの製造方法、並びに当該導電性マルチフィラメントを含む織編物およびブラシに関する。 The present invention relates to a conductive multifilament with excellent conductivity and suppressed variations in conductivity, a method for manufacturing the conductive multifilament, and a woven or knitted fabric and a brush containing the conductive multifilament.
ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、またはポリオレフィン樹脂のような疎水性ポリマーからなる繊維は、機械特性、耐薬品性、および耐候性といった多くの特性に優れる。そのため、衣料用途または産業資材用途にも広く用いられている。これらの繊維の表面は、例えば着用時の摩擦によって静電気が発生し易いため、空気中の粉塵を吸引して繊維表面の美観を低下させたり、人体に電撃を与えたりし、ひいては不快感を与える。さらには、電子機器、精密機器に用いられる場合には、静電気の発生により致命的な故障を発生させたり、引火性物質へ引火したりする。そこで、静電気に起因するこれらの問題を解決するために、導電性が付与された繊維が検討されている。 Fibers made of hydrophobic polymers such as polyester resins, polyamide resins, or polyolefin resins have many properties such as mechanical properties, chemical resistance, and weather resistance. Therefore, it is widely used for clothing and industrial materials. The surfaces of these fibers tend to generate static electricity due to friction when worn, for example, which can attract dust from the air, degrading the aesthetic appearance of the fiber surfaces, and causing electric shock to the human body, which can even cause discomfort. . Furthermore, when used in electronic equipment or precision equipment, the generation of static electricity can cause fatal failures or ignite flammable substances. Therefore, in order to solve these problems caused by static electricity, fibers imparted with conductivity are being considered.
導電性を付与する手法として、例えば、カーボンブラックまたは金属粉等の導電性粒子を熱可塑性ポリマーに分散させた繊維が知られている(例えば、特許文献1)。 As a method of imparting conductivity, for example, fibers in which conductive particles such as carbon black or metal powder are dispersed in a thermoplastic polymer are known (for example, Patent Document 1).
特許文献1には単繊維間の電気抵抗値のバラツキが小さく、安定した電気抵抗値を示すマルチフィラメントが提案されている。しかし、こうしたマルチフィラメントを上記のような衣料用途、産業資材用途で使用する場合は、温度変化が大きい環境で使用する際、またはアイロン使用時等の高温環境下に晒される際の繊維変形により、繊維の長さ方向における均一な導電性が得難いという問題がある。 Patent Document 1 proposes a multifilament that exhibits stable electrical resistance values with small variations in electrical resistance values between single fibers. However, when such multifilaments are used for clothing and industrial materials as mentioned above, fiber deformation occurs when used in environments with large temperature changes or when exposed to high temperature environments such as when using an iron. There is a problem in that it is difficult to obtain uniform conductivity in the length direction of the fibers.
本発明は、上記したような従来技術の問題を解決し、導電性に優れ、かつ、温度変化が大きい環境で使用する場合においても導電性のバラツキが抑制された導電性マルチフィラメントを提供することを技術的な課題とするものである。 The present invention solves the problems of the prior art as described above, and provides a conductive multifilament that has excellent conductivity and suppresses variations in conductivity even when used in environments with large temperature changes. is a technical issue.
本発明者らは鋭意検討した結果、乾熱収縮率が小さく糸斑が抑制された導電糸性マルチフィラメントは、導電性に優れ、かつ導電性のバラツキおよび高温環境下における導電性のバラツキが抑制されて均一な導電性が達成されることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of intensive studies, the present inventors found that a conductive multifilament with a low dry heat shrinkage rate and suppressed yarn unevenness has excellent conductivity and suppresses variations in conductivity and variations in conductivity in high-temperature environments. The present invention was completed based on the discovery that uniform conductivity could be achieved by using the same method.
すなわち、本発明は以下の(1)~(7)を要旨とする。
(1)導電性粒子を15~35質量%の割合で含むポリアミド樹脂からなる単繊維から構成された、マルチフィラメントであって、下記(I)~(V)を同時に満足することを特徴とする導電性マルチフィラメント。
(I)170℃における乾熱収縮率が3.0%以下
(II)25℃と170℃における電気抵抗値が1012Ω/cm以下
(III)糸斑が3.0%以下
(IV)25℃での繊維の長さ方向の電気抵抗値のCV値が5.0%以下
(V)170℃での繊維の長さ方向の電気抵抗値のCV値が5.5%以下
(2)繊度のCV値が8%以下である、(1)の導電性マルチフィラメント。
(3)25℃と170℃との電気抵抗値のCV値の変化率が、15%以下である、(1)または(2)の導電性マルチフィラメント。
(4)伸度が40~70%である、(1)~(3)の何れかの導電性マルチフィラメント。
(5)(1)~(4)の何れか1項に記載の導電性マルチフィラメントを製造する方法であって、下記の工程(イ)~(ハ)をこの順に含む、製造方法。
(イ)導電性粒子を15~35質量%の割合で含み、かつ相対粘度が2.0~2.9であるポリアミド樹脂を、紡糸温度(ポリアミド樹脂の融点+15)~(ポリアミド樹脂の融点+50)℃かつ紡糸速度500~1500m/分で溶融紡糸し、未延伸マルチフィラメントを得る工程
(ロ)前記未延伸マルチフィラメントに、延伸倍率2.0~3.0倍、温度35℃以下で延伸処理を施して、マルチフィラメントを得る工程
(ハ)延伸処理後のマルチフィラメントに対し120℃以上で予備加熱した後、160~200℃で熱処理を施す工程
(6)(1)~(4)の何れかの導電性マルチフィラメントを含む、織編物。
(7)(1)~(4)の何れかの導電性マルチフィラメントを含む、ブラシ。
That is, the gist of the present invention is the following (1) to (7).
(1) A multifilament composed of single fibers made of polyamide resin containing conductive particles in a proportion of 15 to 35% by mass, characterized by simultaneously satisfying the following (I) to (V). Conductive multifilament.
(I) Dry heat shrinkage rate at 170°C is 3.0% or less (II) Electrical resistance value at 25°C and 170°C is 10 12 Ω/cm or less (III) Thread unevenness is 3.0% or less (IV) 25°C The CV value of the electrical resistance value in the longitudinal direction of the fiber at 170°C is 5.0% or less (V) The CV value of the electrical resistance value in the longitudinal direction of the fiber at 170°C is 5.5% or less (2) Fineness The conductive multifilament (1) having a CV value of 8% or less .
(3) The conductive multifilament according to (1) or (2), wherein the rate of change in CV value of electrical resistance between 25°C and 170°C is 15% or less.
(4) The conductive multifilament according to any one of (1) to (3), having an elongation of 40 to 70%.
(5) A method for producing the conductive multifilament according to any one of (1) to (4), comprising the following steps (a) to (c) in this order.
(a) A polyamide resin containing 15 to 35% by mass of conductive particles and having a relative viscosity of 2.0 to 2.9 is spun at a spinning temperature of (melting point of polyamide resin +15) to (melting point of polyamide resin +50). ) C. and a spinning speed of 500 to 1500 m/min to obtain an undrawn multifilament. (b) The undrawn multifilament is subjected to a stretching treatment at a draw ratio of 2.0 to 3.0 times and a temperature of 35° C. or lower. A step (c) of preheating the drawn multifilament at 120°C or higher and then heat-treating it at 160 to 200°C (6) Any of (1) to (4) to obtain a multifilament. A woven or knitted fabric containing conductive multifilaments.
(7) A brush containing the conductive multifilament according to any one of (1) to (4).
本発明の導電性マルチフィラメントは導電性に優れるのはもちろんのこと、高温で熱処理後の乾熱収縮率が小さく、かつ糸斑が抑制されているため、導電性のバラツキおよび高温環境下における導電性のバラツキが抑制されて、均一な導電性を達成することができる。そのために、衣料用途、産業資材用途(精密機器用ブラシなど)など、安定かつ均一な導電性が必要とされる繊維製品に好適に用いることができる。 The conductive multifilament of the present invention not only has excellent conductivity, but also has a low dry heat shrinkage rate after heat treatment at high temperatures and suppresses thread unevenness, so it has excellent conductivity even under high temperature environments. As a result, uniform conductivity can be achieved. Therefore, it can be suitably used in textile products that require stable and uniform conductivity, such as clothing and industrial material applications (brushes for precision instruments, etc.).
以下、本発明について詳細に説明する。
(導電性マルチフィラメント)
本発明の導電性マルチフィラメントは、導電性粒子を15~35質量%の割合で含む熱可塑性樹脂からなる単繊維から構成された、マルチフィラメントである。
The present invention will be explained in detail below.
(Conductive multifilament)
The conductive multifilament of the present invention is a multifilament composed of single fibers made of a thermoplastic resin containing conductive particles in a proportion of 15 to 35% by mass.
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂等が挙げられる。なかでも、機械特性、強度などの観点から、ポリアミド樹脂が好ましい。ポリアミド樹脂としては、例えばナイロン6、ナイロン66、ナイロン69、ナイロン46、ナイロン610、ナイロン12などを単独もしくは共重合、ブレンド(混合)したものが挙げられるが、導電性粒子を練り込み易く、好ましい融点を有し、紡糸性に優れるためにナイロン6が好ましい。 Examples of the thermoplastic resin include polyamide resin, polyester resin, polyolefin resin, and the like. Among these, polyamide resin is preferred from the viewpoint of mechanical properties, strength, etc. Examples of the polyamide resin include nylon 6, nylon 66, nylon 69, nylon 46, nylon 610, nylon 12, etc. alone, copolymerized, or blended (mixed), but these are preferred because they allow easy kneading of conductive particles. Nylon 6 is preferred because it has a high melting point and excellent spinnability.
導電性粒子としては、例えば、カーボンブラック、金属粉末(銀、ニッケル、銅、鉄またはこれらの合金等)、硫化銅、沃化銅、硫化亜鉛、硫化カドミウム等の金属化合物からなる粒子が挙げられる。また、酸化錫に酸化アンチモンを少量添加したり、酸化亜鉛に酸化アルミニウムを少量添加したりして、導電性粒子としたものも挙げられる。さらには、酸化チタンの表面に酸化錫をコーティングし酸化アンチモンを混合焼成し、導電性粒子としたものも用いることができる。なかでも、汎用性、導電性、取扱容易性等の観点から、カーボンブラックが好ましい。 Examples of the conductive particles include particles made of carbon black, metal powder (silver, nickel, copper, iron, or alloys thereof, etc.), and metal compounds such as copper sulfide, copper iodide, zinc sulfide, and cadmium sulfide. . Further, conductive particles may be made by adding a small amount of antimony oxide to tin oxide or adding a small amount of aluminum oxide to zinc oxide. Furthermore, it is also possible to use conductive particles obtained by coating the surface of titanium oxide with tin oxide and mixing and firing antimony oxide. Among these, carbon black is preferred from the viewpoints of versatility, conductivity, ease of handling, and the like.
導電性粒子の粒径は、特に限定されるものではないが、平均粒径が200nm以下であることが好ましく、100nm以下であることがより好ましい。平均粒子径が200nm以下であると、導電性粒子の熱可塑性樹脂への分散性が良好となり、導電性、強伸度等の特性がより良好となる。導電性粒子の平均粒子径の下限値は、特に限定されるものではないが、凝集の懸念から10nmが好ましい。 The particle size of the conductive particles is not particularly limited, but the average particle size is preferably 200 nm or less, more preferably 100 nm or less. When the average particle diameter is 200 nm or less, the conductive particles will have good dispersibility in the thermoplastic resin, and properties such as conductivity and strength and elongation will be better. The lower limit of the average particle diameter of the conductive particles is not particularly limited, but is preferably 10 nm due to concerns about aggregation.
本発明の導電性マルチフィラメントを構成する単繊維において、熱可塑性樹脂中の導電性粒子の含有量は15~35質量%であり、20~30質量%とすることが好ましい。含有量が15質量%未満であると、導電性に劣るものとなり、一方35質量%を超えると、導電性粒子の熱可塑性樹脂への分散が良好とならず、糸斑を抑制することができない。その結果、電気抵抗値のCV値が大きくなり、導電性のバラツキが大きいものとなり、均一な導電性を得られないという問題がある。 In the single fiber constituting the conductive multifilament of the present invention, the content of conductive particles in the thermoplastic resin is 15 to 35% by mass, preferably 20 to 30% by mass. If the content is less than 15% by mass, the conductivity will be poor, while if it exceeds 35% by mass, the conductive particles will not be well dispersed in the thermoplastic resin, making it impossible to suppress thread unevenness. As a result, the CV value of the electrical resistance value becomes large, and the variation in conductivity becomes large, resulting in a problem that uniform conductivity cannot be obtained.
本発明の導電性マルチフィラメントは、170℃における乾熱収縮率が3.0%以下であることが必要であり、2.6%以下であることが好ましく、2.0%以下であることがより好ましく、1.5%以下であることがさらに好ましい。一般に長繊維の収縮率に関しては、沸水収縮率が用いて評価されることが多い。しかしながら、本発明の導電性マルチフィラメントを、例えば電子機器、工場用ユニフォーム等に使用する場合は、機器の発熱により乾燥状態で瞬間的な高温に晒される場合がある。または本発明の導電性マルチフィラメントを高温環境下で長期間保存したり、各種の加工に供したり、本発明の導電性マルチフィラメントを含む織編物にアイロンをかけたりする場合は、長時間高温に晒される場合がある。本発明者らは、従来の導電性マルチフィラメントでは高温環境下での使用時に熱による変形が生じ、導電性の均一性が失われることで、導電性にバラツキが出て、導電性の均一性に乏しくなることを突き止めた。そして本発明者らは、170℃で熱処理後の乾熱収縮率を3.0%以下とすることで、上記の問題を解消することができ、高温環境下であっても導電性の均一性に優れ、安定した導電性が得られることを見出した。170℃で熱処理後の乾熱収縮率を3.0%以下とするための手法は、後述の製造方法により詳細に説明する。 The conductive multifilament of the present invention needs to have a dry heat shrinkage rate of 3.0% or less at 170°C, preferably 2.6% or less, and preferably 2.0% or less. More preferably, it is 1.5% or less. Generally, the shrinkage rate of long fibers is often evaluated using the boiling water shrinkage rate. However, when the conductive multifilament of the present invention is used in, for example, electronic equipment, factory uniforms, etc., it may be exposed to instantaneous high temperatures in a dry state due to heat generated by the equipment. Alternatively, when storing the conductive multifilament of the present invention for a long period of time in a high temperature environment, subjecting it to various processing, or ironing a woven or knitted fabric containing the conductive multifilament of the present invention, do not expose it to high temperature for a long time. You may be exposed. The present inventors discovered that when conventional conductive multifilaments are used in high-temperature environments, they are deformed by heat and the uniformity of conductivity is lost. It was discovered that the The inventors of the present invention were able to solve the above problem by setting the dry heat shrinkage rate after heat treatment at 170°C to 3.0% or less, and the uniformity of conductivity was achieved even in a high-temperature environment. It has been found that stable conductivity can be obtained. A method for making the dry heat shrinkage rate after heat treatment at 170° C. 3.0% or less will be explained in detail in the manufacturing method described below.
本発明の導電性マルチフィラメントは、下記の式で求められる糸斑が3.0%以下である。
糸斑[%]=(|X-Xmax|/X×100 + |X-Xmin|/X×100)÷2
X:導電性マルチフィラメント500mを10mずつ50本に裁断し、これら50本について測定した繊度の平均値
Xmax:導電性マルチフィラメント500mを10mずつ50本に裁断し、これら50本の中での最大の繊度
Xmin:導電性マルチフィラメント500mを10mずつ50本に裁断し、これら50本の中での最小の繊度
The conductive multifilament of the present invention has thread unevenness of 3.0% or less as determined by the following formula.
Thread spots [%] = (|X-Xmax|/X×100 + |X-Xmin|/X×100)÷2
X: 500 m of conductive multifilament is cut into 50 pieces of 10 m each, and the average fineness of these 50 pieces is measured. Fineness Xmin: Cut 500m of conductive multifilament into 50 pieces of 10m each, and find the smallest fineness among these 50 pieces.
従来、導電性および導電性のバラツキを向上させるために、繊維の断面形状が様々に検討されてきた。しかし、繊維の断面形状を制御する手法では、導電性のバラツキを一定程度に抑制することは可能であるものの、長さ方向の繊維自体の糸斑に由来するバラツキを抑制することは困難であった。そこで、後述するような製造方法を行うことにより、繊維の長さ方向の糸斑を3.0%以下に抑制することができ、繊維の長さ方向における導電性のバラツキを抑制することが可能となることを見出したのである。糸斑が3.0%を超えると、繊維の長さ方向の電気抵抗値のバラツキが大きくなり、導電性が不均一になる。さらに局部的に繊度が細い部分ができるため、延伸時の切れ糸にも繋がる。特に、糸斑は2.5%以下であることが好ましく、2.0%以下であることがより好ましい。 Conventionally, various cross-sectional shapes of fibers have been studied in order to improve conductivity and variation in conductivity. However, although it is possible to suppress variations in conductivity to a certain level using methods that control the cross-sectional shape of the fibers, it has been difficult to suppress variations resulting from unevenness of the fibers themselves in the length direction. . Therefore, by using the manufacturing method described below, it is possible to suppress unevenness in the longitudinal direction of the fibers to 3.0% or less, and it is possible to suppress variations in conductivity in the longitudinal direction of the fibers. I found out what happened. When the yarn unevenness exceeds 3.0%, the variation in electrical resistance value in the length direction of the fibers becomes large, resulting in non-uniform conductivity. Furthermore, since there are locally thinner areas, this can lead to yarn breakage during stretching. In particular, the yarn unevenness is preferably 2.5% or less, more preferably 2.0% or less.
本発明の導電性マルチフィラメントは、25℃と170℃における電気抵抗値が1012Ω/cm以下であり、中でも、1011Ω/cm以下であることが好ましく、1010Ω/cm以下であることがより好ましい。電気抵抗値の下限値は、特に限定されるものではないが、例えば103Ω/cmである。
電気抵抗値はAATCC76法により、以下のようにして算出する。
まず、25℃における電気抵抗値は、導電性マルチフィラメントを25℃、湿度50%の雰囲気中に15分間載置したものを使用する。170℃における電気抵抗値は、導電性マルチフィラメントを170℃、湿度50%の雰囲気中に15分間載置(熱処理)したものを使用する。これらの導電性マルチフィラメントを15cm程度にカットして、10サンプルを採取する。このサンプルの両端にケラチンクリームを塗布し、この表面部分を金属端子に接続し、試料測定長10cmにて50Vの直流電流を印加して電流値を測定し、下記式により10サンプルの電気抵抗値を測定し、これらの平均値を算出したものを電気抵抗値とする。
電気抵抗値(Ω/cm)=E/(I×L)
E:電圧(V)
I:測定電流(A)
L:測定長(cm)
The conductive multifilament of the present invention has an electrical resistance value of 10 12 Ω/cm or less at 25°C and 170°C, preferably 10 11 Ω/cm or less, and preferably 10 10 Ω/cm or less. It is more preferable. The lower limit of the electrical resistance value is, for example, 10 3 Ω/cm, although it is not particularly limited.
The electrical resistance value is calculated as follows using the AATCC76 method.
First, for the electrical resistance value at 25° C., a conductive multifilament placed in an atmosphere of 25° C. and 50% humidity for 15 minutes is used. For the electrical resistance value at 170° C., a conductive multifilament placed (heat treated) in an atmosphere of 170° C. and 50% humidity for 15 minutes is used. These conductive multifilaments are cut into pieces of about 15 cm to collect 10 samples. Apply keratin cream to both ends of this sample, connect this surface part to a metal terminal, apply a DC current of 50V at a sample measurement length of 10 cm to measure the current value, and use the following formula to determine the electrical resistance of the 10 samples. are measured and the average value calculated is the electrical resistance value.
Electrical resistance value (Ω/cm) = E/(I x L)
E: Voltage (V)
I: Measurement current (A)
L: Measurement length (cm)
本発明の導電性マルチフィラメントは、上記のような物性を有し、導電性のバラツキが抑制されているために、25℃での繊維の長さ方向の電気抵抗値の変動率(CV値)が5%以下となる。中でも4.5%以下であることが好ましく、4.0%以下であることがより好ましく、3.2%以下であることがさらに好ましい。すなわち、電気抵抗値のCV値は導電性のバラツキを示すものであり、この数値を5%以下とすることで、導電性のバラツキが抑制された導電性マルチフィラメントとなる。 The conductive multifilament of the present invention has the above-mentioned physical properties and suppresses variations in conductivity, so that the rate of change in electrical resistance value in the length direction of the fiber at 25°C (CV value) will be less than 5%. Among these, it is preferably 4.5% or less, more preferably 4.0% or less, and even more preferably 3.2% or less. That is, the CV value of the electrical resistance value indicates the variation in conductivity, and by setting this value to 5% or less, a conductive multifilament with suppressed variation in conductivity can be obtained.
また、本発明の導電性マルチフィラメントは、上記のように170℃における乾熱収縮率が3.0%以下になると同時に、170℃という高温環境下においても導電性のバラツキが抑制されるという効果を奏する。つまり、170℃での繊維の長さ方向の電気抵抗値の変動率(CV値)が5.5%以下となる。中でも5.0%以下であることが好ましく、4.5%以下であることがより好ましく、4.0%以下であることがさらに好ましい。 In addition, the conductive multifilament of the present invention has the effect that, as mentioned above, the dry heat shrinkage rate at 170°C is 3.0% or less, and at the same time, variations in conductivity are suppressed even in a high temperature environment of 170°C. play. In other words, the variation rate (CV value) of the electric resistance value in the length direction of the fiber at 170° C. is 5.5% or less. Among these, it is preferably 5.0% or less, more preferably 4.5% or less, and even more preferably 4.0% or less.
電気抵抗値のCV値は下記式に従って算出する。
電気抵抗値のCV値(%)=(V/W)×100
W:電気抵抗値(Ω/cm)
V:電気抵抗値の不偏分散の平方根
なお不偏分散は、上記のように測定する25℃と170℃における全てのサンプルの電気抵抗値と電気抵抗値の平均値の差をそれぞれ求め、これらの差を二乗して得られた値の総和を(試験片の数-1)で除して、得られた値を採用する。
The CV value of the electrical resistance value is calculated according to the following formula.
CV value (%) of electrical resistance value = (V/W) x 100
W: Electrical resistance value (Ω/cm)
V: Square root of unbiased variance of electrical resistance values. Unbiased variance is calculated by calculating the difference between the electrical resistance values and the average value of the electrical resistance values of all samples measured at 25°C and 170°C as described above. The sum of the values obtained by squaring is divided by (number of test pieces - 1) and the obtained value is adopted.
そして、下記式で算出される、25℃と170℃の電気抵抗値のCV値の変化率は15%以下であることが好ましく、10%以下であることがより好ましく、8%以下であることがさらに好ましく、5%以下であることが特に好ましい。
25℃と170℃との電気抵抗値のCV値の変化率は、下記式により、算出する。
25℃と170℃との電気抵抗値のCV値の変化率(%)=(|a―b|÷a)×100
a:25℃での電気抵抗値のCV値
b:170℃で15分間熱処理した後の電気抵抗値のCV値
25℃と170℃における電気抵抗値のCV値を上記範囲とするためには後述するような製造方法により可能となる。
The rate of change in the CV value of electrical resistance values at 25°C and 170°C, calculated by the following formula, is preferably 15% or less, more preferably 10% or less, and 8% or less. is more preferable, and particularly preferably 5% or less.
The rate of change in the CV value of the electrical resistance value between 25° C. and 170° C. is calculated using the following formula.
Change rate (%) of CV value of electrical resistance value between 25°C and 170°C = (|a-b|÷a)×100
a: CV value of electrical resistance value at 25°C b: CV value of electrical resistance value after heat treatment at 170°C for 15 minutes In order to keep the CV value of electrical resistance value at 25°C and 170°C within the above range, as described below. This is made possible by a manufacturing method that does this.
本発明の導電性マルチフィラメントは、245℃で溶融した際の、せん断速度1000/secでの溶融粘度(以下、単に「溶融粘度」という場合がある)が1200~2200dPa・sであることが好ましく、1500~2000dPa・sであることがより好ましい。溶融粘度が1200dPa・s未満では、ポリマーの配向が十分に促進されず、非晶域に存在する導電性粒子のストラクチャーの繋がりが悪化し不均一となるために、導電性に乏しいものとなる場合がある。2200dPa・sを超えると、繊維の長さ方向における太さが安定しないために糸斑が悪くなり導電性のバラツキが大きくなる場合がある。
なお、245℃で溶融した際の、せん断速度1000/secでの溶融粘度の測定方法については、実施例にて後述する。
The conductive multifilament of the present invention preferably has a melt viscosity (hereinafter sometimes simply referred to as "melt viscosity") of 1200 to 2200 dPa·s at a shear rate of 1000/sec when melted at 245°C. , more preferably 1500 to 2000 dPa·s. If the melt viscosity is less than 1200 dPa・s, the orientation of the polymer is not sufficiently promoted, and the structure of the conductive particles existing in the amorphous region deteriorates and becomes non-uniform, resulting in poor conductivity. There is. If it exceeds 2,200 dPa·s, the thickness of the fibers in the longitudinal direction is not stable, which may result in poor thread unevenness and large variations in conductivity.
The method for measuring melt viscosity at a shear rate of 1000/sec when melted at 245°C will be described later in Examples.
導電性マルチフィラメントの245℃における溶融粘度を上記範囲とするためには、例えば、導電性粒子の含有量を上記範囲としたうえで、例えば、熱可塑性樹脂の相対粘度を好ましい範囲に設定すること、または紡糸温度を特定範囲とすることができる。なお、本発明における相対粘度は、96質量%硫酸を溶媒とし、濃度1g/dl、温度25℃で測定したものである。本発明における、熱可塑性樹脂の相対粘度は、2.0~2.9であることが好ましく、2.3~2.7であることがより好ましい。これにより、導電性粒子の含有量を好ましい範囲としつつ、導電性マルチフィラメントの245℃における溶融粘度を好ましい範囲とできる。 In order to make the melt viscosity of the conductive multifilament at 245° C. within the above range, for example, the content of the conductive particles should be within the above range, and then, for example, the relative viscosity of the thermoplastic resin should be set in a preferable range. , or the spinning temperature can be set within a specific range. The relative viscosity in the present invention is measured using 96% by mass sulfuric acid as a solvent at a concentration of 1 g/dl and a temperature of 25°C. In the present invention, the relative viscosity of the thermoplastic resin is preferably 2.0 to 2.9, more preferably 2.3 to 2.7. Thereby, the melt viscosity of the conductive multifilament at 245° C. can be kept in a preferable range while keeping the content of the conductive particles in a preferable range.
本発明の導電性マルチフィラメントの伸度は40~70%であることが好ましく、45~65%であることがより好ましい。この範囲とすることでストラクチャー(導電性粒子のつながり)を破壊することがいっそう抑制されて、より良好で均一な導電性が得られる。すなわち、伸度が40%未満であると、繊維の歪が大きくなり、ストラクチャーが破壊され導電性にバラツキが生じる場合がある。伸度が70%を超えると、強度に劣るものになる上、外力による変形が起こり易くなり、繊維の長さ方向における導電性のバラツキが生し易くなる場合がある。 The elongation of the conductive multifilament of the present invention is preferably 40 to 70%, more preferably 45 to 65%. By setting it within this range, destruction of the structure (connection of conductive particles) is further suppressed, and better and more uniform conductivity can be obtained. That is, if the elongation is less than 40%, the distortion of the fibers becomes large, the structure may be destroyed, and the conductivity may vary. If the elongation exceeds 70%, the strength will be poor, and deformation due to external force will easily occur, and variations in conductivity in the length direction of the fibers may occur.
本発明の導電性マルチフィラメントの伸度を上記範囲とするための手法として、例えば、後述する製造方法において、特定範囲の倍率で延伸する手法などが挙げられる。 As a method for making the elongation of the conductive multifilament of the present invention within the above range, for example, in the manufacturing method described below, a method of drawing at a magnification within a specific range may be mentioned.
本発明の導電性マルチフィラメントにおいて、繊度のCV値が8%以下であることが好ましく、5%以下であることがより好ましく、4.5%以下であることがさらに好ましい。繊度のCV値とは単繊維間でのバラツキの指標となるものである。繊度のCV値が8%を超えると、繊維の長さ方向における導電性のバラツキを抑制できない場合がある。 In the conductive multifilament of the present invention, the CV value of fineness is preferably 8% or less, more preferably 5% or less, and even more preferably 4.5% or less. The CV value of fineness is an index of variation among single fibers. If the CV value of fineness exceeds 8%, it may not be possible to suppress variations in conductivity in the length direction of the fibers.
本発明の導電性マルチフィラメントの繊度のCV値を上記範囲とするための手法として、後述するような製造方法における紡糸条件または延伸条件を好ましい条件とすることが挙げられる。 As a method for setting the CV value of the fineness of the conductive multifilament of the present invention within the above range, it is possible to set preferable spinning conditions or drawing conditions in the manufacturing method as described below.
本発明の導電性マルチフィラメントには、本発明の効果を損なわない範囲で、ワックス類、ポリアルキレンオキシド類、各種界面活性剤、有機電解質等の分散剤や酸化防止剤、紫外線吸収剤等の安定剤、艶消剤、着色剤、顔料、流動性改善剤、その他の添加剤が目的に応じて含まれていてもよい。 The conductive multifilament of the present invention contains stabilizing agents such as waxes, polyalkylene oxides, various surfactants, dispersants such as organic electrolytes, antioxidants, and ultraviolet absorbers, to the extent that the effects of the present invention are not impaired. A matting agent, a coloring agent, a pigment, a fluidity improver, and other additives may be included depending on the purpose.
本発明の導電性マルチフィラメントは、仮撚加工等の公知の加工が施されていてもよい。または、インターレース加工、タスラン加工等により、他の繊維と複合されて用いられてもよい。また、本発明の導電性マルチフィラメントの、繊度、フィラメント本数は、用途等に応じて適宜に設定できる。 The conductive multifilament of the present invention may be subjected to known processing such as false twisting. Alternatively, it may be used in combination with other fibers by interlace processing, taslan processing, etc. Furthermore, the fineness and number of filaments of the conductive multifilament of the present invention can be appropriately set depending on the application and the like.
(導電性マルチフィラメントの製造方法)
次に、本発明の導電性マルチフィラメントの製造方法は、下記の工程(イ)~(ハ)をこの順に含む。
(イ)導電性粒子を15~35質量%の割合で含み、かつ相対粘度が2.0~2.9である熱可塑性樹脂を、紡糸温度(熱可塑性樹脂の融点+15)~(熱可塑性樹脂の融点+50)℃かつ紡糸速度500~1500m/分で溶融紡糸し、未延伸マルチフィラメントを得る工程
(ロ)前記未延伸マルチフィラメントに、延伸倍率2.0~3.0倍、温度35℃以下で延伸処理を施して、マルチフィラメントを得る工程
(ハ)延伸処理後のマルチフィラメントに対し120℃以上で予備加熱した後、160~200℃で熱処理を施す工程
(Method for manufacturing conductive multifilament)
Next, the method for manufacturing a conductive multifilament of the present invention includes the following steps (a) to (c) in this order.
(a) A thermoplastic resin containing 15 to 35% by mass of conductive particles and a relative viscosity of 2.0 to 2.9 is spun at a spinning temperature (melting point of thermoplastic resin + 15) to (thermoplastic resin melt spinning at +50)°C and a spinning speed of 500 to 1500 m/min to obtain an undrawn multifilament. Step (c) of preheating the drawn multifilament at 120°C or higher and then heat-treating it at 160 to 200°C to obtain a multifilament.
上記工程(イ)(紡糸工程)について、以下に述べる。
まず、導電性粒子を15~35質量%の割合で含み、かつ相対粘度が2.0~2.9である熱可塑性樹脂を得る方法としては、熱可塑性樹脂の重合段階で導電性粒子を添加する方法、または、導電性粒子を後工程で熱可塑性樹脂に添加して溶融混練する方法等がある。なかでも、用いるポリマーによっては重合段階での添加が困難なものもあるために、後工程で溶融混練する方法が好ましい。なお、熱可塑性樹脂の相対粘度は、2.3~2.7であることが好ましい。熱可塑性樹脂の相対粘度は、重合温度や時間を適宜変更することにより調整可能である。熱可塑性樹脂の相対粘度が2.0未満であると、得られる導電性マルチフィラメントは、導電性に劣る場合がある。一方、熱可塑性樹脂の相対粘度が2.9を超えると、得られる導電性マルチフィラメントは繊度のCV値または糸斑に劣るものとなり、その結果導電性のバラツキの悪いものとなる。
The above step (a) (spinning step) will be described below.
First, as a method for obtaining a thermoplastic resin containing conductive particles at a ratio of 15 to 35% by mass and having a relative viscosity of 2.0 to 2.9, conductive particles are added during the polymerization stage of the thermoplastic resin. There is a method in which conductive particles are added to a thermoplastic resin in a subsequent step and melt-kneaded. Among these, since some polymers are difficult to add at the polymerization stage, a method of melt-kneading in a subsequent step is preferred. Note that the relative viscosity of the thermoplastic resin is preferably 2.3 to 2.7. The relative viscosity of the thermoplastic resin can be adjusted by appropriately changing the polymerization temperature and time. If the relative viscosity of the thermoplastic resin is less than 2.0, the resulting conductive multifilament may have poor conductivity. On the other hand, if the relative viscosity of the thermoplastic resin exceeds 2.9, the resulting conductive multifilament will be inferior in CV value of fineness or yarn unevenness, resulting in poor variation in conductivity.
このようにして得られた熱可塑性樹脂を用い、必要に応じて乾燥等の処理を行ってチップ化し、通常の溶融紡糸装置を用いて、例えばエクストルーダーで混練、溶融し、紡糸口金より押し出して溶融紡糸を行い、未延伸マルチフィラメントを得る。溶融紡糸の方法は特に限定するものではなく、常法により行うことができる。 Using the thermoplastic resin obtained in this way, it is processed by drying and other processes as necessary to form chips, which are kneaded and melted using an ordinary melt spinning device, for example, an extruder, and then extruded from a spinneret. Melt spinning is performed to obtain an undrawn multifilament. The method of melt spinning is not particularly limited and can be carried out by a conventional method.
紡糸温度は、用いる熱可塑性樹脂の融点に対して、(融点+15)~(融点+50)℃であり、(融点+20)~(融点+40)℃とすることが好ましい。紡糸温度が(融点+50)℃を超えると、熱可塑性樹脂の熱分解が促進され易く糸斑が悪くなり、導電性のバラツキを抑制できない。また紡糸温度が(融点+15)℃未満であると、未溶解物が残存し易く、均一な混練とすることができない。紡出されたフィラメント(未延伸マルチフィラメント)は例えば冷却風により冷却され、さらに引き取り速度500~1500m/分で一旦捲き取られる。つまり、紡糸速度は500~1500m/分である。紡糸速度が500m/分未満と遅くなると、固化が促進されずに繊維形成が不安定となって糸斑が悪化し、導電性のバラツキを抑制することができない。一方、紡糸速度が1500m/分を超えて過度に速いと、紡糸操業性が低下する。紡糸速度は600~1400m/分が好ましく、700~1300m/分がより好ましい。 The spinning temperature is (melting point +15) to (melting point +50)°C, preferably (melting point +20) to (melting point +40)°C, relative to the melting point of the thermoplastic resin used. When the spinning temperature exceeds (melting point + 50°C), thermal decomposition of the thermoplastic resin is likely to be accelerated, yarn unevenness becomes worse, and variations in conductivity cannot be suppressed. Moreover, if the spinning temperature is less than (melting point +15)°C, undissolved substances tend to remain and uniform kneading cannot be achieved. The spun filament (undrawn multifilament) is cooled, for example, by cooling air, and further wound up at a take-up speed of 500 to 1500 m/min. That is, the spinning speed is 500 to 1500 m/min. When the spinning speed is lower than 500 m/min, solidification is not promoted and fiber formation becomes unstable, yarn unevenness worsens, and variations in conductivity cannot be suppressed. On the other hand, if the spinning speed is excessively high, exceeding 1500 m/min, spinning operability will decrease. The spinning speed is preferably 600 to 1400 m/min, more preferably 700 to 1300 m/min.
上記工程(ロ)(延伸工程)について以下に述べる。工程(ロ)においては、工程(イ)にて得られた未延伸マルチフィラメントに延伸処理を施す。本発明の導電性マルチフィラメントにおいては、加熱ローラー等で加熱することなく、35℃以下の温度で延伸処理を施すことが肝要である。すなわち35℃を超える温度で延伸処理を施した場合は、導電性マルチフィラメントの分子配向を十分に促進させることができず、乾熱収縮率が高く寸法安定性に劣るものとなり、ひいては高温環境下における導電性のバラツキを抑制することができない。 The above step (b) (stretching step) will be described below. In step (b), the undrawn multifilament obtained in step (a) is subjected to a drawing treatment. In the conductive multifilament of the present invention, it is important to perform the stretching treatment at a temperature of 35° C. or lower without heating with a heating roller or the like. In other words, if the stretching process is performed at a temperature exceeding 35°C, the molecular orientation of the conductive multifilament cannot be sufficiently promoted, resulting in a high dry heat shrinkage rate and poor dimensional stability. It is not possible to suppress variations in conductivity.
上記工程(ロ)において、延伸時の温度の下限値は、特に限定されるものではないが、例えば20℃が好ましい。 In the above step (b), the lower limit of the temperature during stretching is not particularly limited, but is preferably, for example, 20°C.
上記工程(ロ)において、延伸倍率は2.0~3.0倍であり、2.3~2.7倍であることが好ましい。延伸倍率が上記範囲であると、本発明の導電性マルチフィラメントの伸度を本発明の範囲とすることができ、導電性のバラツキを抑制できるという効果を奏する。すなわち、延伸倍率が2.0倍未満であると、得られる導電性マルチフィラメントの伸度が過度に高くなり、繊維方向にストラクチャー形成の斑が生じ、導電性のバラツキが抑制されない。一方、延伸倍率が3.0倍を超えると、得られる導電性マルチフィラメントの伸度が過度に低くなり、繊維内部のストラクチャーが不安定となるとともに、糸斑が十分に抑制されず、導電性のバラツキが抑制されない。 In the above step (b), the stretching ratio is 2.0 to 3.0 times, preferably 2.3 to 2.7 times. When the stretching ratio is within the above range, the elongation of the conductive multifilament of the present invention can be within the range of the present invention, and variations in conductivity can be suppressed. That is, if the stretching ratio is less than 2.0 times, the elongation of the resulting conductive multifilament becomes excessively high, uneven structure formation occurs in the fiber direction, and variations in conductivity are not suppressed. On the other hand, if the stretching ratio exceeds 3.0 times, the elongation of the resulting conductive multifilament will be excessively low, the structure inside the fiber will become unstable, yarn unevenness will not be sufficiently suppressed, and the conductive multifilament will become unstable. Variations are not suppressed.
上記工程(ロ)における延伸倍率は、上記範囲(2.0~3.0倍、好ましくは2.3~2.7倍)を満足したうえで、操業性の観点から、例えば最大延伸倍率(未延伸マルチフィラメントが延伸により切断する倍率)の80%以下とすることがさらに好ましく、75%以下とすることがいっそう好ましく、70%以下とすることが特に好ましい。最大延伸倍率とは、工程(イ)で得られた未延伸マルチフィラメントを引っ張ったときに切断される点をいう。具体的には、得られた未延伸マルチフィラメントを延伸にかけ、徐々に延伸倍率を上げていき、倍率が3.0倍になったときに切れる、というものであった場合、その未延伸糸の最大延伸倍率は3.0倍となり、生産条件としての延伸倍率は、その80%以下(すなわち、2.4倍以下)とすることが好ましい。 The stretching ratio in the above step (b) satisfies the above range (2.0 to 3.0 times, preferably 2.3 to 2.7 times), and from the viewpoint of operability, for example, the maximum stretching ratio ( It is more preferably 80% or less, even more preferably 75% or less, particularly preferably 70% or less of the magnification at which the undrawn multifilament is cut by stretching. The maximum stretching ratio refers to the point at which the unstretched multifilament obtained in step (a) is cut when stretched. Specifically, if the obtained undrawn multifilament is subjected to drawing, the drawing ratio is gradually increased, and it breaks when the drawing ratio reaches 3.0 times, then the undrawn multifilament is The maximum stretching ratio is 3.0 times, and the stretching ratio as a production condition is preferably 80% or less (that is, 2.4 times or less).
上記工程(ハ)(熱処理工程)について以下に述べる。工程(ハ)においては、120℃以上に予備加熱した後、(以下、「第一の熱処理」という場合がある)、160~200℃で熱処理を施す(以下、「第二の熱処理」という場合がある)ものである。第一の熱処理温度は130℃以上であることが好ましく、第二の熱処理温度は170~190℃であることが好ましい。 The above step (c) (heat treatment step) will be described below. In step (c), after preheating to 120°C or higher (hereinafter sometimes referred to as "first heat treatment"), heat treatment is performed at 160 to 200°C (hereinafter referred to as "second heat treatment"). There is). The first heat treatment temperature is preferably 130°C or higher, and the second heat treatment temperature is preferably 170 to 190°C.
このような2段階の熱処理を施すことで、糸条に適した熱量を付与することができ、乾熱収縮率を低減させて、高温環境下での導電性のバラツキを抑制することができる。さらに、マルチフィラメントを構成する単繊維において導電性粒子を密に連鎖(接触)させて、導電性を均一に向上させることができる。1段階のみの熱処理を施した場合、または第一および第二の熱処理の熱処理温度が上記範囲を外れる場合は、糸条に十分な熱量を付与することができず、乾熱収縮率を低減させることができないために、高温環境下での導電性のバラツキを抑制することができない。 By performing such two-step heat treatment, it is possible to apply an appropriate amount of heat to the yarn, reduce the dry heat shrinkage rate, and suppress variations in conductivity in a high-temperature environment. Furthermore, by closely linking (contacting) the conductive particles in the single fibers constituting the multifilament, the conductivity can be uniformly improved. If only one stage of heat treatment is performed, or if the heat treatment temperatures of the first and second heat treatments are outside the above range, sufficient heat cannot be applied to the yarn and the dry heat shrinkage rate will be reduced. Therefore, it is not possible to suppress variations in conductivity in a high-temperature environment.
第一の熱処理における温度が120℃未満であると、糸条に十分な熱量を付与することができず、乾熱収縮率が高くなってしまい、高温環境下での導電性のバラツキを抑制することができない。一方、第一の熱処理における温度の上限値については、特に限定されないが、糸条に与える熱量と操業性の観点から、第二の熱処理温度未満とすることが好ましい。 If the temperature in the first heat treatment is less than 120°C, it will not be possible to apply a sufficient amount of heat to the yarn, resulting in a high dry heat shrinkage rate, which will suppress variations in conductivity in a high-temperature environment. I can't. On the other hand, the upper limit of the temperature in the first heat treatment is not particularly limited, but from the viewpoint of the amount of heat given to the yarn and operability, it is preferably lower than the second heat treatment temperature.
第二の熱処理における温度が160℃未満であると、糸条に十分な熱量を付与することができないために、糸条の結晶化を促進させることができず、乾熱収縮率が高くなってしまい、高温環境下での導電性のバラツキを抑制することができない。一方、200℃を超えると疑似融着が発生し易くなり、捲き取りが困難となる。 If the temperature in the second heat treatment is less than 160°C, a sufficient amount of heat cannot be applied to the yarn, so crystallization of the yarn cannot be promoted, resulting in a high dry heat shrinkage rate. Therefore, it is not possible to suppress variations in conductivity in a high-temperature environment. On the other hand, if the temperature exceeds 200°C, pseudo-fusion tends to occur, making it difficult to roll up.
第一の熱処理、第二の熱処理においては、例えばヒートローラー、ヒートプレート等を用いることができる。 In the first heat treatment and the second heat treatment, for example, a heat roller, a heat plate, etc. can be used.
本発明の導電性マルチフィラメントは、産業資材用途(精密機器用ブラシなど)など、安定かつ均一な導電性が必要とされる繊維製品に好適に用いられる。 The conductive multifilament of the present invention is suitably used in textile products that require stable and uniform conductivity, such as industrial material applications (brushes for precision instruments, etc.).
本発明の織編物は、本発明の導電性マルチフィラメントを含むものである。本発明の織編物において、導電性マルチフィラメントの混用率は0.1質量%以上であることが好ましく、0.5質量%以上であることがより好ましい。本発明の織編物は、例えば衣料用途(作業服、防塵衣料、クリーンルーム用衣料など)、もしくは産業資材用途(スマートフォン用手袋、スマートテキスタイル、電子機器等に用いる帯電用ブラシなど)などに用いられる。特に本発明の導電性マルチフィラメントは、高温での乾熱収縮率が低減されていることから高温での導電性のバラツキが抑制されるため、高温環境下で採用される用途に特に好ましい。 The woven or knitted fabric of the present invention contains the conductive multifilament of the present invention. In the woven or knitted fabric of the present invention, the mixing ratio of the conductive multifilament is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more. The woven or knitted fabric of the present invention can be used, for example, in clothing applications (work clothes, dustproof clothing, clean room clothing, etc.) or industrial material applications (smartphone gloves, smart textiles, charging brushes used in electronic devices, etc.). In particular, the conductive multifilament of the present invention has a reduced dry heat shrinkage rate at high temperatures, thereby suppressing variations in conductivity at high temperatures, and is therefore particularly preferable for applications employed in high-temperature environments.
本発明の織編物が織物の場合、その組織の具体例としては、平織、綾織、朱子織、又は絡み織などが挙げられる。織物密度としては、特に限定されるものではないが、経糸密度が50~250本/2.54cmであることが好ましく、緯糸密度が50~250本/2.54cmであることが好ましい。 When the woven or knitted fabric of the present invention is a woven fabric, specific examples of its texture include plain weave, twill weave, satin weave, or twine weave. The fabric density is not particularly limited, but the warp density is preferably 50 to 250 threads/2.54 cm, and the weft density is preferably 50 to 250 threads/2.54 cm.
本発明の織編物が編物の場合、その組織の具体例としては、カノコ、フライス又はスムースなどが挙げられる。編地密度としては、特に限定されるものではないが、20~150コース/インチ、20~150ウェール/インチが挙げられる。 When the woven or knitted fabric of the present invention is a knitted fabric, specific examples of its texture include Kanoko, milling, and smooth. The knitted fabric density is not particularly limited, but examples include 20 to 150 courses/inch and 20 to 150 wales/inch.
次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、以下の実施例に限定されない。なお、実施例中の各種の特性値及び評価は以下のとおりに行った。 Next, the present invention will be specifically explained with reference to examples, but is not limited to the following examples. In addition, various characteristic values and evaluations in Examples were performed as follows.
(1)相対粘度
96質量%硫酸を溶媒とし、濃度1g/dl、温度25℃で測定した。
(1) Relative viscosity Measured using 96% by mass sulfuric acid as a solvent at a concentration of 1 g/dl and a temperature of 25°C.
(2)乾熱収縮率
導電性マルチフィラメントの繊維長を無荷重で測定し、次に170℃で15分間熱処理を行い、熱処理後の繊維長を同様に測定した。そして熱処理前の繊維長(A)と熱処理後の繊維長(B)から下式にて乾熱収縮率を算出した。
乾熱収縮率(%)=〔(A-B)/A〕×100
(2) Dry heat shrinkage rate The fiber length of the conductive multifilament was measured under no load, then heat treated at 170° C. for 15 minutes, and the fiber length after the heat treatment was similarly measured. The dry heat shrinkage rate was calculated from the fiber length before heat treatment (A) and the fiber length after heat treatment (B) using the following formula.
Dry heat shrinkage rate (%) = [(AB)/A] x 100
(3)糸斑
導電性マルチフィラメント500mを10mずつ50本に分割して重量測定により各々の繊度を測定し、50本の繊度の平均値をX、最大値をXmax、最小値をXminとして、以下の式によって求めた。
糸斑(%)=(|X-Xmax|/X + |X-Xmin|/X|)÷2
(3) Thread unevenness Divide 500 m of conductive multifilament into 50 pieces of 10 m each, measure the fineness of each by weight measurement, and set the average value of the fineness of the 50 pieces as X, the maximum value as Xmax, and the minimum value as Xmin, as follows. It was calculated using the formula.
Thread spot (%) = (|X-Xmax|/X + |X-Xmin|/X|)÷2
(4)繊度のCV値
キーエンス社製デジタルマイクロスコープVHX-600を用いて繊維断面の写真を撮影し、単繊維ごとの断面積からC、Dを算出し、次式に基づきCV値を求めた。
繊度のCV値(%)=(C/D)×100
C:導電性マルチフィラメントの全ての単繊維断面積の不偏分散の平行根
D:導電性マルチフィラメントの全ての単繊維断面積の平均値
単繊維断面積の不偏分散は以下のようにして求めた。つまり全ての試験片に対し、単繊維断面積と単繊維断面積の平均値の差を、それぞれ求めた。これらの差を二乗して得られた値の総和を(試験片の数-1)で除して、得られた値を不偏分散とした。
(4) CV value of fineness A photograph of the fiber cross section was taken using a digital microscope VHX-600 manufactured by Keyence Corporation, C and D were calculated from the cross-sectional area of each single fiber, and the CV value was determined based on the following formula. .
Fineness CV value (%) = (C/D) x 100
C: Parallel root of unbiased dispersion of all single fiber cross-sectional areas of the conductive multifilament D: Average value of all single fiber cross-sectional areas of the conductive multifilament The unbiased dispersion of single fiber cross-sectional areas was determined as follows. . That is, for all the test pieces, the difference between the single fiber cross-sectional area and the average value of the single fiber cross-sectional area was determined. The sum of the values obtained by squaring these differences was divided by (the number of test pieces - 1), and the obtained value was taken as unbiased variance.
(5)伸度
JIS L1013 8.5.1(標準時試験)に基づいて測定した。ORIENTEC製「TENSILON RTC-1210」を用い、つかみ間隔25cm、引張速度30cm/分の条件で測定した。
(5) Elongation Measured based on JIS L1013 8.5.1 (standard time test). The measurement was performed using "TENSILON RTC-1210" manufactured by ORIENTEC under the conditions of a grip interval of 25 cm and a tensile speed of 30 cm/min.
(6)25℃、170℃での電気抵抗値
AATCC76法により、以下のようにして算出した。
まず、25℃における電気抵抗値は、導電性マルチフィラメントを25℃、湿度50%の雰囲気中に15分間載置したものを使用した。170℃における電気抵抗値は、導電性マルチフィラメントを170℃、湿度50%の雰囲気中に15分間載置(熱処理)したものを使用した。これらの導電性マルチフィラメントを15cm程度にカットして、10サンプルを採取する。このサンプルの両端にケラチンクリームを塗布し、この表面部分を金属端子に接続し、試料測定長10cmにて50Vの直流電流を印加して電流値を測定し、下記式により10サンプルの電気抵抗値を測定し、これらの平均値を算出したものを電気抵抗値とした。
電気抵抗値(Ω/cm)=E/(I×L)
E:電圧(V)
I:測定電流(A)
L:測定長(cm)
(6) Electrical resistance value at 25°C and 170°C Calculated using AATCC76 method as follows.
First, the electrical resistance value at 25° C. was determined by using a conductive multifilament placed in an atmosphere at 25° C. and 50% humidity for 15 minutes. The electrical resistance value at 170° C. was determined by using a conductive multifilament placed (heat treated) in an atmosphere of 170° C. and 50% humidity for 15 minutes. These conductive multifilaments are cut into pieces of about 15 cm to collect 10 samples. Apply keratin cream to both ends of this sample, connect this surface part to a metal terminal, apply a DC current of 50V at a sample measurement length of 10 cm to measure the current value, and use the following formula to determine the electrical resistance of the 10 samples. were measured, and the calculated average value was taken as the electrical resistance value.
Electrical resistance value (Ω/cm) = E/(I x L)
E: Voltage (V)
I: Measurement current (A)
L: Measurement length (cm)
(7)電気抵抗値のCV値
下記式に従って算出した。
電気抵抗値のCV値(%)=(V/W)×100
W:電気抵抗値(Ω/cm)
V:電気抵抗値の不偏分散の平方根
なお不偏分散は、上記のように測定する25℃と170℃における全てのサンプルの電気抵抗値と電気抵抗値の平均値の差をそれぞれ求め、これらの差を二乗して得られた値の総和を(試験片の数-1)で除して、得られた値を採用した。
(7) CV value of electrical resistance value Calculated according to the following formula.
CV value (%) of electrical resistance value = (V/W) x 100
W: Electrical resistance value (Ω/cm)
V: Square root of unbiased variance of electrical resistance values. Unbiased variance is calculated by calculating the difference between the electrical resistance values and the average value of the electrical resistance values of all samples measured at 25°C and 170°C as described above. The sum of the values obtained by squaring was divided by (number of test pieces - 1), and the obtained value was adopted.
(8)25℃と170℃との電気抵抗値のCV値の変化率
下記式により、算出した。
25℃と170℃との電気抵抗値のCV値の変化率(%)=(|a―b|÷a)×100
a:25℃での電気抵抗値のCV値
b:170℃で15分間熱処理した後の電気抵抗値のCV値
(8) Rate of change in CV value of electrical resistance between 25°C and 170°C Calculated using the following formula.
Change rate (%) of CV value of electrical resistance value between 25°C and 170°C = (|a-b|÷a)×100
a: CV value of electrical resistance value at 25°C b: CV value of electrical resistance value after heat treatment at 170°C for 15 minutes
(9)245℃で溶融した際の、せん断速度1000/secでの溶融粘度
島津製作所製フローテスター(CFT-500)を用いて、導電性マルチフィラメントを245℃で溶融し、せん断速度が1000sec-1の時の粘度を溶融粘度とした。
(9) Melt viscosity at a shear rate of 1000/sec when melted at 245°C Conductive multifilament was melted at 245°C using a Shimadzu flow tester (CFT-500) and the shear rate was 1000/sec - The viscosity at 1 was defined as the melt viscosity.
実施例1
熱可塑性樹脂としてのポリアミド樹脂(ナイロン6、相対粘度2.5、融点225℃)を使用し、導電性粒子としてカーボンブラックを24.1質量%含有させたナイロン6を、通常の紡糸装置に供給し、孔径0.25mmの紡糸孔を96個有する紡糸口金を用いて、紡糸温度245℃で溶融紡糸した。紡出した糸条を冷却し、オイリングしながら、800m/分の速度で捲き取り、535dtex/96fの未延伸糸(最大延伸倍率3.65倍)を得た。この未延伸糸を30℃のローラーを介して2.41倍に延伸し、更に142℃の熱ローラーで予備加熱(第一の熱処理)を行い、次いで180℃のヒートプレートで熱処理(第二の熱処理)を行った後に捲き取り、220dtex/96fの導電性マルチフィラメントを得て、評価に付した。
Example 1
Using polyamide resin (nylon 6, relative viscosity 2.5, melting point 225°C) as a thermoplastic resin, nylon 6 containing 24.1% by mass of carbon black as conductive particles is supplied to a normal spinning device. Then, melt spinning was performed at a spinning temperature of 245° C. using a spinneret having 96 spinning holes with a hole diameter of 0.25 mm. The spun yarn was cooled and wound at a speed of 800 m/min while oiling to obtain an undrawn yarn of 535 dtex/96 f (maximum draw ratio: 3.65 times). This undrawn yarn was stretched 2.41 times using a roller at 30°C, preheated using a heated roller at 142°C (first heat treatment), and then heat treated on a heat plate at 180°C (second heat treatment). After performing heat treatment), it was wound up to obtain a conductive multifilament of 220 dtex/96 f, which was subjected to evaluation.
実施例2~5、比較例1~4
ポリアミド樹脂の相対粘度、カーボンブラックの含有量、または未延伸糸の最大延伸倍率に応じて延伸倍率を表1に記載の通り変更した以外は、実施例1と同様にして導電性マルチフィラメントを得た。
Examples 2 to 5, Comparative Examples 1 to 4
A conductive multifilament was obtained in the same manner as in Example 1, except that the stretching ratio was changed as shown in Table 1 according to the relative viscosity of the polyamide resin, the content of carbon black, or the maximum stretching ratio of the undrawn yarn. Ta.
実施例6、比較例5~6
紡糸速度を、表1に記載の通り変更した以外は、実施例1と同様にして導電性マルチフィラメントを得た。
Example 6, Comparative Examples 5-6
A conductive multifilament was obtained in the same manner as in Example 1, except that the spinning speed was changed as shown in Table 1.
比較例7
延伸工程における温度条件を、表1に記載の通り変更した以外は、実施例1と同様にして導電性マルチフィラメントを得た。
Comparative example 7
A conductive multifilament was obtained in the same manner as in Example 1, except that the temperature conditions in the stretching process were changed as shown in Table 1.
実施例7~9、比較例8~9
第一の熱処理温度、第二の熱処理温度を、表1に記載の通り変更した以外は、実施例1と同様にして導電性マルチフィラメントを得た。
Examples 7-9, Comparative Examples 8-9
A conductive multifilament was obtained in the same manner as in Example 1, except that the first heat treatment temperature and the second heat treatment temperature were changed as shown in Table 1.
比較例10~11
第一の熱処理を行わず、表1に記載の延伸温度で延伸すると同時にヒートプレートで緊張熱処理した以外は、実施例1と同様にして導電性マルチフィラメントを得た。
Comparative examples 10-11
A conductive multifilament was obtained in the same manner as in Example 1, except that the first heat treatment was not performed, and the film was stretched at the stretching temperature listed in Table 1 and simultaneously subjected to tension heat treatment using a heat plate.
比較例12~13
延伸工程における延伸倍率を、表1に記載の通り変更した以外は、実施例1と同様にして導電性マルチフィラメントを得た。
実施例および比較例の条件および評価結果を、表1、表2にまとめて示す。
Comparative examples 12-13
A conductive multifilament was obtained in the same manner as in Example 1, except that the stretching ratio in the stretching step was changed as shown in Table 1.
The conditions and evaluation results of Examples and Comparative Examples are summarized in Tables 1 and 2.
表2から明らかなように、実施例1~9にて得られた本発明の導電性マルチフィラメントは、乾熱収縮率が小さく、糸斑が抑制されていることから、電気抵抗値のCV値(導電性のバラツキ)が小さく、高温環境下においても均一な導電性が達成されていた。 As is clear from Table 2, the conductive multifilaments of the present invention obtained in Examples 1 to 9 had a small dry heat shrinkage rate and suppressed thread unevenness, so the CV value of the electrical resistance value ( The variation in conductivity was small, and uniform conductivity was achieved even in high-temperature environments.
比較例1にて得られたマルチフィラメントは、カーボンブラックの含有量が過多であったために、口金からの吐出が不安定となり、繊度のCV値および糸斑に劣るものとなった結果、導電性のバラツキの悪いものとなった。 The multifilament obtained in Comparative Example 1 had an excessive carbon black content, which made the ejection from the nozzle unstable, and the CV value of fineness and yarn unevenness were poor, resulting in poor conductivity. The results showed poor variation.
比較例2にて得られたマルチフィラメントは、ポリアミド樹脂におけるカーボンブラックの含有量が過少であったために、導電性に劣るものとなった。 The multifilament obtained in Comparative Example 2 had poor conductivity because the content of carbon black in the polyamide resin was too small.
比較例3にて得られたマルチフィラメントは、ポリアミド樹脂の相対粘度が低過ぎたために、溶融粘度が低くなり、導電性に劣るものとなった。 The multifilament obtained in Comparative Example 3 had a low melt viscosity and poor conductivity because the relative viscosity of the polyamide resin was too low.
比較例4にて得られたマルチフィラメントは、ポリアミド樹脂の相対粘度が高過ぎたために、溶融粘度が高くなり、繊度のCV値および糸斑に劣るものとなった結果、導電性のバラツキが悪いものとなった。 The multifilament obtained in Comparative Example 4 had a high melt viscosity because the relative viscosity of the polyamide resin was too high, and the CV value of fineness and yarn unevenness were poor, resulting in poor conductivity variation. It became.
比較例5にて得られたマルチフィラメントは、紡糸速度が遅過ぎたために、固化が促進されずに繊維形成が不安定となって糸斑に劣るものとなり、導電性のバラツキの悪いものとなった。 In the multifilament obtained in Comparative Example 5, because the spinning speed was too slow, solidification was not promoted and fiber formation became unstable, resulting in poor yarn unevenness and poor conductivity variation. .
比較例6にて得られたマルチフィラメントは、紡糸速度が速過ぎたために、口金から吐出された糸条がドラフト切れを起こし、巻取が不可能であった。 In the multifilament obtained in Comparative Example 6, since the spinning speed was too high, the yarn discharged from the spinneret caused draft breakage, and winding was impossible.
比較例7にて得られたマルチフィラメントは、延伸時の温度が80℃と、本発明の範囲を超えて高かったために配向が促進されず、乾熱収縮率が高くなった結果、高温環境下での導電性のバラツキの悪いものとなった。 In the multifilament obtained in Comparative Example 7, the temperature during stretching was 80°C, which was higher than the range of the present invention, so the orientation was not promoted and the dry heat shrinkage rate was high, so it could not be used in a high-temperature environment. The variation in conductivity was poor.
比較例8にて得られたマルチフィラメントは、第一の熱処理温度が低過ぎたために、糸条に十分な熱量を付与することができず、乾熱収縮率が高くなった結果、高温環境下での導電性のバラツキの悪いものとなった。 In the multifilament obtained in Comparative Example 8, since the first heat treatment temperature was too low, it was not possible to impart a sufficient amount of heat to the yarn, resulting in a high dry heat shrinkage rate. The variation in conductivity was poor.
比較例9にて得られたマルチフィラメントは、第二の熱処理温度が低過ぎたために、糸条に十分な熱量を付与することができず、乾熱収縮率が高くなった結果、高温環境下での導電性のバラツキの悪いものとなった。 The multifilament obtained in Comparative Example 9 was unable to impart a sufficient amount of heat to the yarn because the second heat treatment temperature was too low, resulting in a high dry heat shrinkage rate. The variation in conductivity was poor.
比較例10にて得られたマルチフィラメントは、第一の熱処理を施さなかったために、糸条に十分な熱量を付与することができず、また、第一の熱処理を施していないために乾熱収縮率が高くなった結果、高温環境下での導電性のバラツキの悪いものとなった。 The multifilament obtained in Comparative Example 10 was not subjected to the first heat treatment, so it was not possible to apply a sufficient amount of heat to the yarn, and the multifilament obtained in Comparative Example 10 was not subjected to the first heat treatment, so it was not possible to apply a sufficient amount of heat to the yarn. As a result of the higher shrinkage rate, the conductivity was less uniform under high-temperature environments.
比較例11にて得られたマルチフィラメントは、延伸時の温度が高過ぎたために、配向が促進されず、比較例10と比較すると、さらに乾熱収縮率が高くなり、高温環境下での導電性のバラツキの悪いものとなった。 In the multifilament obtained in Comparative Example 11, the orientation was not promoted because the temperature during stretching was too high, and compared to Comparative Example 10, the dry heat shrinkage rate was even higher, and the conductivity in a high temperature environment was lowered. This resulted in poor gender disparity.
比較例12にて得られたマルチフィラメントは、は延伸時の延伸倍率が低過ぎたために、伸度が高くなり、繊維方向にストラクチャー形成の斑が生じ、導電性のバラツキの悪いものとなった。 In the multifilament obtained in Comparative Example 12, the stretching ratio during stretching was too low, resulting in high elongation, uneven structure formation in the fiber direction, and poor variation in conductivity. .
比較例13にて得られたマルチフィラメントは、延伸時の延伸倍率が高過ぎたために、伸度が低くなり、繊維内部のストラクチャーが不安定となるとともに、糸斑が十分に抑制されず、導電性のバラツキの悪いものとなった。
In the multifilament obtained in Comparative Example 13, the stretching ratio during stretching was too high, so the elongation was low, the structure inside the fiber was unstable, yarn unevenness was not sufficiently suppressed, and the conductivity was poor. There was a bad variation in the results.
Claims (7)
(I)170℃における乾熱収縮率が3.0%以下
(II)25℃と170℃における電気抵抗値が1012Ω/cm以下
(III)糸斑が3.0%以下
(IV)25℃での繊維の長さ方向の電気抵抗値のCV値が5.0%以下
(V)170℃での繊維の長さ方向の電気抵抗値のCV値が5.5%以下 A conductive multifilament composed of single fibers made of polyamide resin containing conductive particles in a proportion of 15 to 35% by mass, and characterized in that it satisfies the following (I) to (V) at the same time: filament.
(I) Dry heat shrinkage rate at 170°C is 3.0% or less (II) Electrical resistance value at 25°C and 170°C is 10 12 Ω/cm or less (III) Thread unevenness is 3.0% or less (IV) 25°C The CV value of the electrical resistance value in the longitudinal direction of the fiber at 170°C is 5.0% or less (V) The CV value of the electrical resistance value in the longitudinal direction of the fiber at 170°C is 5.5% or less
(イ)導電性粒子を15~35質量%の割合で含み、かつ相対粘度が2.0~2.9であるポリアミド樹脂を、紡糸温度(ポリアミド樹脂の融点+15)~(ポリアミド樹脂の融点+50)℃かつ紡糸速度500~1500m/分で溶融紡糸し、未延伸マルチフィラメントを得る工程
(ロ)前記未延伸マルチフィラメントに、延伸倍率2.0~3.0倍、温度35℃以下で延伸処理を施して、マルチフィラメントを得る工程
(ハ)延伸処理後のマルチフィラメントに対し120℃以上で予備加熱した後、160~200℃で熱処理を施す工程 A method for manufacturing the conductive multifilament according to any one of claims 1 to 4, comprising the following steps (a) to (c) in this order.
(a) A polyamide resin containing 15 to 35% by mass of conductive particles and having a relative viscosity of 2.0 to 2.9 is spun at a spinning temperature of (melting point of polyamide resin +15) to (melting point of polyamide resin +50). ) C. and a spinning speed of 500 to 1500 m/min to obtain an undrawn multifilament. (b) The undrawn multifilament is subjected to a stretching treatment at a draw ratio of 2.0 to 3.0 times and a temperature of 35° C. or lower. to obtain a multifilament (c) A step of preheating the drawn multifilament at 120°C or higher and then heat treating it at 160 to 200°C.
A brush comprising the conductive multifilament according to any one of claims 1 to 4.
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